190820. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés turbulensen áramló folyadékban diffúziós kinetikával végbemenő heterogén átalakulás ellenőrzésére
1 190 820 2 adagolás időpillanatának, valamint a beadagolt mennyiségnek az ismeretében az oldódás előrehaladására jellemző koncentráció értékeket követni tudjuk. Egy másik lehetőség az R(t) időfüggvény olyan 13 effektiv érték vagy átlagérték alapján, az I3/I2 hányados meghatározásával történő képzése, ahol az effektiv érték megállapításának alapja olyan y(x, t).z(x) függvény, ahol z(x) megfelelő spektrumformáló függvény (például x valamilyen monoton növekvő függvénye. Lehet ez például az x/1000 hányados egész-részének ezerszerese). Ezzel a lépéssel tulajdonképpen spektrális formálást végzünk. Az említett függvénnyel az 1000 Hz alatti frekvenciájú amplitúdók hatását kiküszöböljük, a növekvő x frekvenciájú amplitúdók hatását pedig erősítjük. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során az akusztikus jelenség intenzitását előnyösen fokozni lehet, ha a turbulensen áramló folyadékban mesterségesen buborékokat hozunk létre. Erre a célra olyan, a folyadék hőmérsékletén elgőzölgő por alakú szilárd anyagot vagy felületaktív anyagot adagolunk a folyadékba, vagy oda olyan gázt fúvatunk be, amely a célfolyamatot előnytelenül nem befolyásolja. A találmány szerinti berendezés (2. ábra) az előbbiekben vázolt eljárás foganatosítását biztosítja és általában is alkalmas a turbulensen áramló folyadékokban diffúziós kinetikával végbemenő heterogén átalakulási folyamatok valós idejű ellenőrzésére. A berendezés a turbulensen áramló folyadékban keletkező akusztikus jelenséget követő 1 érzékelő egységet, ennek kimenetére csatolt 2 erősítőt, az erősített jelet fogadó 3 jelfeldolgozó egységet és a feldolgozott jel alapján kimenő jelet előállító 4 számítóegységet tartalmaz soros elrendezésben. A 4 számítóegység célszerűen 11, 12, 13 bemenetekkel is el van látva, amelyeken keresztül a folyamatra jellemző konstansok, hitelesítő mennyiségek, továbbá valós idejű adatok táplálhatok be. A találmány szerinti berendezés 3 jelfeldolgozó egysége és 4 számítóegysége egyetlen megfelelően beprogramozott számítógépként is kialakítható, míg a 4 számítóegység kimenő jele általában olyan folyamatellenőrző és/vagy folyamatvezérlő berendezésre jut, amely a célfolyamat megfelelő befolyásolására alkalmas: anyag beadagolását biztosítja, a keverés intenzitását fokozza stb. A 3 jelfeldolgozó egységben olyan áramkör van, amely biztosítja a 2 erősítőből érkező jel megfelelő átalakítását, aminek alapján a vizsgált folyamatról megfelelő információ nyerhető. Ennek egy célszerű kialakítása a következő : Az 1 érzékelő egységgel kapcsolt 2 erősítő kimenő jele 6 keskenysávú sávszűrőkre (3. ábra), vagy 15 aluláteresztő és 14 felüláteresztő szűrőre (4. ábra) jut. A szűrők kimenetei közvetlenül (4. ábra) vagy 7 szorzóegységeken (3. ábra) keresztül 8 őszszegzőkre vannak vezetve és ezeken át 9 effektiv értéket vagy átlagértéket képző elemekre kapcsolódnak, amelyek kimenete 10 osztóegységre csatlakozik. Az egység kimenő jele a már említett R(t) időfüggvény. A 6 keskenysávú sávszűrőkkel szükség esetén zajszürés is biztosítható. A találmány szerinti berendezés 1 érzékelő egysége általában mikrofon vagy testhangmérő, és ennek jeléből a 3 jelfeldolgozó egység állítja elő a 4 számítóegység számára a például kijelzéshez vagy beavatkozó jel generálásához szükséges jeleket. A találmányt a továbbiakban példa alapján szemléltetjük. PÉLDA A feladat 64 tonna tömegű acélolvadék kéntelenítése üstben. Ezt úgy végezzük, hogy por alakú hatóanyagot fúvatunk be semleges vivőgáz segítségével, az olvadékba merülő lándzsán keresztül. Az acélolvadék turbulens áramlást végez, és benne a kavitációs buborékokon kívül a vivőgáz buborékjai is jelen vannak. A diffúziós kinetikájú heterogén átalakulás a befújt hatóanyag és az olvadék kölcsönhatásából keletkező diszperz részecskék felületén végbemenő reakció, amelynek során az acélolvadékban oldott kén a diszperz részecskékbe lép át, és a részecskék véges idő alatt eltávoznak az acélból ; felületük nagyságát a kén belépése gyakorlatilag nem változtatja meg. Az R(t) mérőjel előállítására irányérzékeny mikrofonnak a 2 erősítővel felerősített jele egyrészt például 7 kHz sávhatárú 14 felüláteresztő szűrőre, másrészt 100 Hz-es alulvágó szűrőre kerül. Ez utóbbi biztosítja a közelben működő áramátalakító miatt keletkező kisfrekvenciás, lényegében 50 Hz-es zajok kiszűrését. A szűrők kimenete közvetlenül egy-egy 9 effektiv értéket képző elemre van vezetve, és az elemek kimenete 10 analóg osztóra csatlakozik. így az 1. ábra szerinti T2 tartománynak és a teljes érzékelt tartománynak megfelelő energiatartalmakkal arányos jelek előállítását végezzük, amelyek aránya az R(t) időfüggvényei leírt mérőjelet határozza meg. Az ellenőrzések előkészítése céljából az R(t) időfüggvény és a D,urb turbulens diffúziós tényező közötti kapcsolatban szereplő állandók, tehát az átviteli függvény megállapítása céljából a találmány szerinti berendezéssel néhány befúvásos kéntelenítési folyamatot nyomon követtünk. Az acél kéntartalmai a kezelés előtt (az üstbe való csapolás előtt a kemencéből) és után (a kokillába való öntésnél az öntési sugárból) kivett minták lángfotometriás eljárással végzett elemzése alapján ismertek. Az R(t) feljegyzett értékeiből és az elemzési adatokból számolás útján megállapítottuk, hogy amennyiben R(t) értéke 0,05 és 0,80 között van, akkor az S(t) aktuális kénkoncentrációra a kinetikus egyenlet-0,89R(t)[S(t)-E(t)] konkrét alakja érvényes, ahol az E(t) egyensúlyi kénkoncentrációra elméleti megfontolásból az Eíf) =------------------w 1+ 0,0225 m(t) képletet használtuk, ahol S0 a kezelés (csapolás) előtti kéntartalom, m(t) pedig a kezelés t-ik időpillanatáig befújt hatóanyag elektronikus mérlegeléssel megállapított tömege. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
